3. Design og metode
3.7 Undervisningsopplegg for kontrollgruppa
Primeiramente são apresentadas reconstruções 3D representativas dos três diferentes tipos de modificação testados no trabalho, de acordo com as regiões fotografadas via microscopia confocal. As imagens utilizadas foram as retiradas da região 5 apresentada na Figura 33.
Figura 40 - Reconstruções 3D representativas dos resultados dos tratamentos. Comparando as imagens, nota-se que, aparentemente a superfície mais rugosa pertence ao tratamento TPS, o que não seria intuitivo no início. Há uma tendência ao achatamento das superfícies e suavização dos picos e vales após tanto o recobrimento com HA quanto o ataque químico.
Da mesma maneira que os picos são mais agudos para o tratamento por TPS apenas, também se nota vales mais agudos. Por sinal, a estrutura que passou por ataque químico sugere ter poucos vales e demonstra uma ondulação significativa na região fotografada, denotada pelo plano inclinado.
Essa característica de plano inclinado apareceu em 4 das 5 fotos de TPS+AQ, contra 1 foto de TPS e nenhuma foto de TPS+HA, o que parece indicar um estímulo do ataque químico à criação de maiores ondulações nos perfis de rugosidade.
Para se obter mais informações quantitativas, são apresentados os resultados das análises de rugosidade para cada um dos parâmetros citados nos métodos, incluindo os tratamentos estatísticos pertinentes. Deve-se lembrar que foram efetuadas 30 medidas para cada parâmetro analisado, para cada tratamento superficial.
Os resultados são inicialmente apresentados na forma de tabelas, passando depois para a forma gráfica. As barras de erro nas médias representam o intervalo de confiança de 95%, que indica um intervalo de valores dentro dos quais há 95% de probabilidade de que esteja o valor da média populacional para a grandeza medida.
Seguem-se os resultados para Ra.
Tabela 5 - Valores de Ra para diferentes recobrimentos.
Ra
LIIC Média LSIC D.P. (µm) Var. (%) IC 95% (µm)
TPS 38,5 46,3 54,1 21,4 46,1% 7,8
TPS+HA 40,4 46,0 51,5 15,1 32,8% 5,5
TPS+AQ 35,7 41,5 47,4 16,1 38,8% 5,9
Figura 41 - Valor de Ra por tipo de recobrimento.
A análise de Ra para os diferentes recobrimentos mostra que ao se observar os desvios médios com os intervalos de confiança, de fato o tratamento por TPS é o que leva à superfície mais desigual. Essa impressão é mantida, mesmo em face dos valores de TPS+HA estarem muito próximos, pois a variância do TPS é a maior, enquanto a variância do TPS+HA é a menor, o que faz muito sentido ao se observar os perfis 3D construídos.
Vale relembrar que a variância representa uma medida da dispersão de aproximadamente 2/3 dos valores unitários da população ao redor da média obtida. Assim, enquanto o TPS é o mais desigual dos perfis e apresenta a maior variação de valores ao redor da média, o tratamento TPS+HA se manteve com perfil de rugosidade próximo, mas com variância consideravelmente menor ao redor da média, ou seja, o recobrimento por deposição eletroquímica de HA indica ter um efeito suavizador nas superfícies.
Por fim, o tratamento com ataque químico parece ter sido o que mais achatou as superfícies, mas denota menor controle ao fazê-lo, com variância entre os outros dois tratamentos. Ainda assim, a variação de valores entre os três tratamentos pode ser considerada leve, o que indica que tanto o
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 V a lo r d e R a ( µ m )
Tipo de tratamento superficial
Valor de Ra x tipo de recobrimento
TPS TPS+HA TPS+AQrecobrimento eletroquímico por HA quanto o ataque químico parecem não afetar muito a rugosidade média, principalmente determinada pelo primeiro recobrimento via TPS.
Em seu trabalho, Strnad et al encontraram um valor de Ra de 8,3 µm para amostras de titânio puro recobertas com hidroxiapatita aspergida por plasma spray [38]. Já Mittal et al, encontraram um valor de Ra de 5,52 ± 0,45 µm para suas 20 medições em amostras de titânio puro recobertas com hidroxiapatita aspergida por plasma spray [37].
Guéhennec et al, em sua revisão a respeito de métodos para aumento de rugosidade em superfície de implantes dentários citam o método de plasma spray de titânio sobre substratos da liga Ti-6Al-4V, que leva a rugosidades com valores de Ra de aproximadamente 7 µm [39].
Elias et al realizaram um ataque ácido envolvendo HCl + H2SO4 sobre
superfícies de titânio puro e observaram um valor de Ra de 0,51 ± 0,10 µm contra um valor de 0,65 ± 0,11 µm de amostras apenas usinadas [69]. Apesar de não terem aplicado recobrimentos anteriores, como TPS, parece que o ataque possui algum efeito leve de achatamento de superfície, parecido com o que se observou no presente trabalho.
Chama a atenção a baixa concordância de valores encontrados com os observados no presente trabalho, mas deve-se lembrar que, via de regra, os autores utilizam rugosímetros ou perfilômetros para as medidas, ao passo que esse trabalho utilizou um microscópico confocal. Ao contrário de um instrumento de toque, que não conseguirá acessar os detalhes da superfície, a imagem gerada no microscópio fica limitada apenas por sua resolução e ampliação para distinguir características dessa superfície.
Além disso, não se sabe que tipos de filtros de perfil outros autores utilizaram, mas no presente trabalho não se utilizou tais filtros, o que talvez tenha gerado as ondulações nas reconstruções 3D de TPS+AQ. Considera-se, no entanto, a falta de uso de filtros como uma possibilidade de melhor caracterização e comparação entre as superfícies estudadas, pois entende-se que os filtros possuem mais valor em medições normalizadas para demonstrações de conformidade.
Por fim, não há como saber os parâmetros utilizados nos processos de plasma spray sendo comparados, o que adiciona mais um grupo de variáveis. Mesmo o trabalho mais comparável, citado por Guéhennec, apresentou valores consideravelmente dissimilares dos encontrados no presente trabalho.
Seguem-se os resultados para Rq.
Tabela 6 - Valores de Rq para diferentes recobrimentos.
Figura 42 - Valor de Rq por tipo de recobrimento.
A análise dos dados de Rq, por sua vez, é bastante concordante com o observado para Ra, com a esperada acentuação da leitura das variações ao redor do perfil médio, levando a valores numéricos maiores. O tratamento apenas por TPS apresenta maiores valores médios, com intervalo de confiança
Rq
LIIC Média LSIC D.P. (µm) Var. (%) IC 95% (µm)
TPS 47,1 56,5 66,0 25,9 45,9% 9,5 TPS+HA 48,0 54,7 61,3 18,1 33,1% 6,6 TPS+AQ 43,2 49,9 56,7 18,5 37,1% 6,8 Intervalo de confiança 95% (µm) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 V a lo r d e R q ( µ m )
Tipo de tratamento superficial
Valor de Rq x tipo de recobrimento
TPS TPS+HA TPS+AQmais expandido e maior espalhamento de dados, TPS+HA no meio do caminho, mas apresentando a menor variância dos dados ao redor da média, o que confirma o efeito de suavização dos picos e vales, ao passo que TPS+AQ apresenta menos desigualdades nos perfis, na média, mas um espalhamento pouco maior dos dados ao redor da média, indicado pela menor variância e indicando um nível menor de controle no tratamento do que o oferecido pela deposição eletroquímica de HA.
De maneira geral, o modo como as diferenças entre tratamentos se comportam de maneira proporcional, quando se compara Ra e Rq, indica que o espalhamento de desvios ao redor do perfil médio é bastante homogêneo, além de muito semelhante, ao se comparar os diferentes tratamentos.
Elias et al realizaram um ataque ácido envolvendo HCl + H2SO4 sobre
superfícies de titânio puro e observaram um valor de Rq de 0,71 ± 0,07 µm contra um valor de 0,81 ± 0,17 µm de amostras apenas usinadas [69]. Apesar de não terem aplicado recobrimentos anteriores, como TPS, o ataque repetiu o efeito leve de achatamento de superfície, parecido com o que se observou para Ra. Atribui-se a diferença brusca de valores ao tratamento anterior por TPS utilizado no presente trabalho e à outras variáveis de medição, conforme já discutido na subseção dedicada à Ra.
Seguem-se os resultados para Rz.
Tabela 7 - Valores de Rz para diferentes recobrimentos.
Rz
LIIC Média LSIC D.P. (µm) Var. (%) IC 95% (µm)
TPS 197,5 228,3 259,2 84,5 37,0% 30,9
TPS+HA 182,6 207,4 232,1 67,8 32,7% 24,8
TPS+AQ 168,6 188,6 208,5 54,7 29,0% 20,0
Figura 43 - Valor de Rz por tipo de recobrimento
Observando os dados de Rz, ou seja, a média dos valores de Rt ao longo dos perfis lineares percorridos, conforme explicado nos materiais e métodos do presente trabalho, é possível observar que, no que diz respeito às diferenças entre extremos, a superfície criada via TPS apresentou os maiores desvios mais distantes da linha média, assim como o maior espalhamento de dados ao redor da média desses desvios, o que já era esperado pelas imagens em 3D, ao passo que para o parâmetro Rz o recobrimento por TPS+HA apresentou a 2ª média, como nos outros, mas também a 2ª maior variação de valores ao redor da média, indicando nesse caso menos capacidade de suavização desses valores mais extremos de rugosidade dentro dos perfis medidos.
Por fim, o tratamento de TPS+AQ demonstrou mais acentuadamente o efeito de achatamento, manifestado pelas menores distâncias médias entre os extremos de medição, demonstrando aproximação de fundos de vales e topos de picos, o que é muito interessante do ponto de vista de comportamento em fadiga, pois leva, em média, a descontinuidades menos bruscas e menor potencial de concentração de tensão durante o serviço.
0,0 25,0 50,0 75,0 100,0 125,0 150,0 175,0 200,0 225,0 250,0 275,0 300,0 V a lo r d e R z (µ m )
Tipo de tratamento superficial
Valor de Rz x tipo de recobrimento
TPS TPS+HA TPS+AQInteressante também notar como os valores de variância estão próximos, indicando dispersão parecida de valores ao redor das médias obtidas para as distâncias extremas da linha média do perfil.
Elias et al realizaram um ataque ácido envolvendo HCl + H2SO4 sobre
superfícies de titânio puro e observaram um valor de Rz de 5,09 ± 0,46 µm contra um valor de 6,09 ± 0,37 µm de amostras apenas usinadas [69]. Apesar de não terem aplicado recobrimentos anteriores, como TPS, o ataque repetiu o efeito leve de achatamento de superfície, parecido com o que se observou para Ra e Rq. Atribui-se a diferença brusca de valores ao tratamento anterior por TPS utilizado no presente trabalho e à outras variáveis de medição, conforme já discutido na subseção dedicada à Ra.
Seguem-se os resultados para Rsk.
Tabela 8 - Valores de Rsk para diferentes recobrimentos.
Rsk
LIIC Média LSIC D.P. (µm) Var. (%) IC 95% (µm) TPS -0,040 0,122 0,284 0,443 362,5% 0,162 TPS+HA -0,052 0,134 0,320 0,510 380,5% 0,186 TPS+AQ 0,162 0,319 0,476 0,430 134,6% 0,157
Figura 44 - Valor de Rsk por tipo de recobrimento.
Fechando as interpretações para dados de rugosidade, a medida de assimetria dos perfis revela uma mudança interessante: por um lado, tratamentos de TPS e TPS+HA continuam bastante proporcionais entre si, com a medição de assimetria demonstrando que a distribuição de ocorrência entre picos e vales é bastante equilibrada, com uma leve tendência à maior formação de picos.
Por outro lado, a capacidade do tratamento de TPS+AQ para produzir muito mais picos do que vales é muito interessante, pois pode potencializar a alta molhabilidade obtida no trabalho de Oliveira [56], a 2ª maior molhabilidade entre os ataques químicos testados, melhorando a oferta de superfície para o carreamento, por via sanguínea através do contato com osso trabecular, de fatores de regeneração que aceleram os processos de osseointegração.
O fato de o limite inferior do intervalo de confiança para TPS+AQ estar acima das médias dos outros dois tratamentos, aliado ao fato de ter de longe a menor variância dos três casos estudados, demonstra a predominância consistente de picos na superfície, o que é muito positivo para o melhor aproveitamento do aumento efetivo de área de contato, que é estudado adiante,
-0,500 -0,400 -0,300 -0,200 -0,100 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 V a lo r d e R sk ( µ m )
Tipo de tratamento superficial
Valor de Rsk x tipo de recobrimento
TPS TPS+HA TPS+AQfornecendo uma maior e melhor interface para a deposição e o remodelamento ósseo ao redor do implante.
De maneira geral, pode-se afirmar que a superfície de TPS+AQ é a mais achatada, mas não necessariamente a de desvios mais suaves, o que se vê pelas comparações de Ra, Rq e Rz, além das construções 3D. Além disso, ela é projetada para fora, o que é muito positivo para estimular a osseointegração ao redor do implante.
Por fim, o estímulo à osteogênese induzido pelo ataque químico, conforme observado no trabalho de Oliveira [56] indica claramente que apenas rugosidade não é o único determinante principal no sucesso da osseointegração, mas também seu conjunto com a topografia superficial, que pode ser expressa de diversas maneiras através das relações entre os diferentes parâmetros de rugosidade existentes.
Mais adiante serão apresentados os resultados das imagens realizadas por MEV, para aumentar a robustez e coesão das análises decorrentes dos valores de parâmetros de rugosidade, que são também concernentes aos aspectos topográficos das superfícies analisadas.